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1、湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书 毕业设计说明书课题名称：X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造专业（系） 轨道交通系 班 级 车辆071 学生姓名 蒋家富 指导教师 张 朝 霞 完成日期 2010.01.05 2010届毕业设计任务书一、课题名称：X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造二、指导教师：张朝霞三、设计内容与要求 1.课题概述X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，它采用继电接触器电路实现电气控制。可编程控制器（以下简称PLC）专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将X62W万能铣床电气控制线路改造为
2、PLC控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。 2.设计内容与要求（1）绘制X62W万能铣床电气控制原理图（2）进行PLC选型及I/O分配（3）PLC控制程序的编写（4）按要求撰写毕业设计说明书（5）绘制设计图样 1）X62W万能铣床系统电气原理图2）PLC的I/O接线图3）电气控制系统的PLC控制梯形图4）控制程序清单及注释3.设计目的（1） 通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力（2） 使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的（3） 掌握典型X62W铣床的工作原理和设计思路四、设
3、计参考书1. 杨士元 李美莺 栾永恒 葛孚明著 可编程序控制器编程、应用和维修清华大学出版社2. 李景学 金广业编 可编程序控制器应用系统设计方法电子工业出版社3. 钟肇新 彭侃编译 三菱超小型可编程控制器 MELSEC-FX2系列使用手册4. 李振安 主编 工厂电气控制技术 重庆大学出版社5. 李茂林低压电器及配电电控设备选用手册辽宁科学技术出版社6. 刘祖润、胡俊达主编 毕业设计指导机械工业出版社 7. 有关其它电气控制、PLC教材或设计手册 五、设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要（200-400字左右，中英文）4、引言5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证、
4、设计结果的说明及特点）6、结束语7、附录（参考文献、图纸、材料清单等）六、毕业设计进程安排第1-2周：资料准备与借阅，了解课题思路，设计要求说明及课题内容辅导。第3-8周：进行毕业设计，完成说明书初稿。第9周：检查，了解设计完成情况。第10周：根据检查情况进行修改、优化，完成说明书。2010年元月5日：毕业答辩与综合成绩评定。七、毕业设计答辩及论文要求1、毕业设计答辩要求、答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主
5、要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写，文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图和标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图标要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。内容提要本设计说明书针对X62W万能铣床的电气控制线路，进行PLC改造，在介绍了传统X62W万能
6、铣床电气控制技术的基础知识上，重点介绍了现代PLC基本原理及在X62W万能铣￥能铣床电气控制、可编程控制器概述、X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造。在X62W万能铣床电气控制部分中主要介绍了X62W万能铣床的结构、运动特点及对电气线路作了详细的分析。在第二章可编程控制器的描述中，对PLC的基础知识及工作原理进行了详细的介绍。最后在第三章X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造中，通过选择三菱FX2N32MR型PLC对X62W万能铣床的改造进行了详细说明。关键字：X62W万能铣床； PLC； 三菱FX2N32MR； 改造。ABSTRACTThe design specifications
7、for the electrical X62W universal milling machine control circuit to carry out PLC transformation, since the introduction of the traditional electrical X62W universal milling on the basics of control technology, focusing on the basic principles of modern PLC and in the X62W universal milling the tec
8、hnical aspects of electrical control applications, and gave a brief description of programmable controllers.All the design specifications of three chapters, mainly including electric control X62W universal milling machines, programmable controllers an overview, X62W universal milling machines PLC el
9、ectrical control circuit transformation.The X62W universal milling electric control section mainly introduces the structure of X62W universal milling machines, sports features and pairs of electrical lines were analyzed in detail. In the second chapter of the description of the programmable logic co
10、ntroller, PLC based on the knowledge and working principle of a detailed introduction. Finally, in Chapter III X62W universal milling machine PLC electrical control circuit transformation by selecting PLC Mitsubishi FX2N-32MR-type universal milling machine for the transformation of X62W carried out
11、in detail.Keywords: X62W universal milling machine; PLC; Mitsubishi FX2N-32MR; transformation.前言自20世纪60年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也在不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需要的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过
12、程控制等领域也发挥着十分重要的作用，电气控制与PLC应用技术在各个领域也得到越来越广泛的应用，掌握电气控制与PLC应用技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有重要的意义。铣床可以用来加工平面、斜面、沟槽，装上分度头可以铣切直齿齿轮和螺旋面，装上圆工作台还可以铣切凸轮和弧形槽。所以铣床在金属切削机床中占有很大的比重，使用数量仅次于车床。铣床的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分的代替人工操作，它能大大的改善工人的劳动条件，显著提高的提高生产劳动效率，加快实现工业的机械化和自动化的步伐。因而，受到各工业国家的重视，并投入大量的人力、物力加以研究和应用。在我国，近几年来也有
13、较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。而X62W万能铣床是使用最广泛的铣床之一，其电气控制线路也比较典型，将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。全设计说明书主要内容包括：X62W万能铣床电气控制、可编程控制器概述、X62W万能铣床电气控制线路的PLC改造。通过对X62W万能铣床电气控制线路的认识和PLC的基本知识及工作原理的了解，最后对X62W万能铣床进行PLC改造说明。以目前市场上使用最多的三菱FX2N机型，结合可编程控制器技术快
14、速发展的实际，对X62W万能铣床进行PLC改造。通过此设计可以我们综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力；使我们受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的；掌握X62W万能铣床的电气控制系统和PLC的工作原理及对X62W万能铣床进行改造的方法。目 录前言第一章X62W万能铣床电气控制 1 1.1 X62W万能铣床的主要结构及运动特点 2 1.2 X62万能铣床电气控制线路分析 3第二章 可编程控制器概述 42.1 PLC基础知识 52.2 PLC的基本组成 62.3 PLC的工作原理 72.3 PLC的特点及其优越性 8第三章 X62W
15、万能铣床电气控制线路的PLC改造 93.1 PLC控制系统设计的基本原则与PLC选型 103.2 三菱FX2N32MR型PLC对X62W万能铣床的改造 11心得体会 12参考文献 13第一章 X62W万能铣床电气控制X62W万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用继电接触器电路实现电气控制。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将X62W万能铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。1.1 X62W万能铣床的主要结构及运动特点1.1
16、.1.X62W万能铣床的主要结构X62W型万能铣床的外形结构如图1所示，它主要由床身、主轴、刀杆、悬梁、工作台、回转盘、横溜板、升降台、底座等几部分组成。在床身的前面有垂直导轨，升降台可沿着它上下移动。在升降台上面的水平导轨上，装有可在平行主轴轴线方向移动（前后移动）的溜板。溜板上部有可转动的回转盘，工作台就在溜板上部回转盘上的导轨上作垂直于主轴轴线方向移动（左右移动）。工作台上有T形槽用来固定工件。这样，安装在工作台上的工件就可以在三个坐标上的六个方向调整位置或进给。1.1.2.X62W铣床运动特点1、主运动：主轴带动铣刀的旋转运动。铣削加工有顺铣和逆铣两种加工方式，所以要求主轴电动机能正转
17、和反转，用组合开关来控制主轴电动机 的正转和反转。铣削加工是一种不连续的切削加工方式，为减小振动，主轴上装有惯性轮，但这样会造成主轴停车困难， 为此主轴电动机采用电磁离合器制动以实现准确停车。铣削加工过程中需要主轴调速，采用改变变速箱的 齿轮传动比来实现，主轴电动机不需要调速。2、进给运动：加工中工作台的上下、左右、前后运动及圆工作台的运动。铣床的工作台要求有前后、左右和上下六个方向上的 进给运动和快速移动，所以要求进给电动机能正反转。 为扩大加工能力，在工作台上可加装圆形工作台，圆形工作台的回转运动由进给电动机经传动机构驱动。 为保证机床和刀具的安全，在铣削加工时，任何时刻工件 都只能有一个
18、方向的进给运动，因此采用机械操作手柄和行程 开关相配合的方式实现六个运动方向的联锁。为防止刀具和机床的损坏，要求只有主轴旋转后，才允许 有进给运动；同时为了减小加工件的表面粗糙度，要求进给停 止后，主轴才能停止或同时停止。进给变速采用机械方式实现，进给电动机不需要调速。3、辅助运动：工作台在各个方向的快速移动及主轴和进给的变速冲动。工作台的快速运动是指工作台在前后、左右和上下 六个方向之一上的快速移动。它是通过快速移动电磁离 合器的吸合，改变机械传动链的传动比实现的。为保证变速后齿轮能良好啮合，主轴和进给变速 后，都要求电动机做瞬时点动，即变速冲动。1.2 X62万能铣床电气控制线路分析X63
19、W型万能铣床的电气控制线路有多种，下图所示的电路是经过改进的电路，为X62W型万能铣床和X53K型立式2种万能铣床所通用。1.2.1.主电路三相电源由开关QS1引入，FU1作全电路的短路保护。主轴电动机M1的运行由接触器KM1控制，由换相开关SA3预选其转向。冷却泵电动机M3由QS2控制其单向旋转，但必须在M1启动运行之后才能运行。进给电动机M2由KM3、KM4实现正反转控制。3台电动机分别由热继电器FR1、FR2、FU3提供过载保护。1.2.2.控制电路由控制变压器TC1提供110V工作电压，FU6提供变压器二次侧的短路保护。该电路的主轴制动、工作台常速进给和快速进给分别由控制电磁离合器YC
20、1、YC2、YC3实现，电磁离合器需要的直流工作电压由整流变压器TC2降压后经桥式整流器VC提供,FU2、FU3分别提供交直流侧的短路保护。（1）主轴电动机M1的控制。M1由交流接触器KM1控制，为操作方便，在机房的不同位置各安装了一套启动和停止按钮；SB2和SB6装在床身上，SB1和SB5装在升降台上。对M1的控制包括有主轴的启动、停止制动、换刀制动和变速冲动。启动：在启动前先按照顺铣或逆铣的工艺要求，用组合开关SA3预先确定M1的转向。按下SB1或SBKM1线圈通电M1启动运行，同时KM1动合辅助触点（713）闭合为KM3、KM4线圈支路接通做好准备。SA3的功能如下表所示。主轴转换开关位
21、置表触点位置正转停止反转SA3-1-+SA3-2+-SA3-3+-SA3-4-+停车与制动：按下SB5或SB6SB5或SB6动合触点断开（35或13）KM1线圈断电，M1停车SB5或SB6动合触点闭合（105107）制动电磁离合器YC1线圈通电M1制动。制动电磁离合器YC1装在主轴传动系统与M1转轴相连的 第1根传动轴上，当YC1通电吸合时，将摩擦片压紧，对M1进行制动。停转时，应按住SB5或SB6直至主轴停转才能松开，一般主轴的制动时间不超过0.5s。主轴的变速冲动：主轴的变速冲动是通过改变齿轮的传动比实现的。在需要变速是，将变速手柄拉出，转动变速盘至所需的转速，然后将变速手柄复位。在手柄复
22、位的过程中，在瞬间压动了行程开关SQ1，手柄复位后，SQ1也随之复位。在SQ1动作的瞬间，SQ1的动合触点（57） 先断开其他支路，然后动合触点（19）闭合，点动控制KM1，使M1产生瞬间的冲动，利用齿轮的啮合；如果点动一次齿轮还不能啮合，可重复进行上述动作。主轴换刀控制：在上刀或换刀时，主轴应处于制动状态，以避免发生事故。只要将换刀制动开关SA1拔至“接通”位置，其动断触点SA1-2（46）断开控制电路，保证在换刀时机床没有任何动作；其动合触点SA1-1（105107）接通YC1，使主轴处于制动状态。换刀结束后，要记住将SA1扳回“断开”位置。（2）进给运动控制。工作台的进给运动分常速（工作
23、）进给和快速进给，常速进给必须在M1启动运行后才能进行，而快速进给属于辅助运动，可以在M1不启动的情况下进行。工作台在6个方向上的进给运动是由机械操作手柄带动相关的行程开关SQ3SQ6,通过控制接触器KM3、KM4来控制进给电动机M2正反转实现。行程开关SQ5和SQ6分别控制工作台的向右和向左运动，SQ3和SQ4则分别控制工作台的向前、向下和向后、向上运动。进给拖动系统使用的两个电磁离合器YC2和YC3都安装在进给传动链中的第4根传动轴上。当YC2吸合而YC3断开时，为常速进给；当YC3吸合而YC2断开时，为快速进给。工作台的纵向进给运动：工作台的纵向（左右）进给运动是由“工作台纵向操纵手柄”
24、来控制的。手柄有3个位置：向左、向右、零位（停止）。其控制关系如下表所示。工作台纵向进给开关位置触点位置左停右SQ5-1-+SQ5-2+-SQ6-1+-SQ6-2-+将纵向进给操作手柄扳向右边行程开关SQ5动作其动断触点SQ5-2(2729)先断开，动合触点SQ5-1（2123）后闭合KM3线圈通过（13151719212325）路径通电M2正转工作台向右运动。若将操作手柄扳向左边，则SQ6动作KM4线圈通电M2反转工作台向左运动。SA2为圆工作台控制开关，此时应处于“断开”位置，3组触点状态为SA2-1、SA2-3接通，SA2-2断开。工作台的垂直与向进给运动：工作台垂直与横向进给运动由一个
25、十字形手柄有上、下、前、后和中间5个位置，其对应的运动状态如下表所示。将手柄扳至向下或向上位置时，分别压动行程开关SQ3或SQ4，控制M2正转或反转，并通过机械传动机构使工作台分别向下和向上运动；而当手柄扳至向前或向后位置时，虽然同样是压动行程开关SQ3和SQ4，但此时机械传动机构使工作台分别向前和向后运动。当手柄在中间位置时，SQ3和SQ4均不动作。下面就是以向上运动的操作为例分析电路的工作情况，其余的可自行分析。工作台横向与垂直操纵手柄功能手柄位置工作台运动方向离合器接通的丝杆行程开关动作接触器动作电动机运转向上向上进给或快速向上垂直丝杆SQ4KM4M2反转向下向下进给或快速向下垂直丝杆S
26、Q3KM3M2正转向前向前进给或快速向前横向丝杆SQ3KM3M2正转向后向后进给或快速向后横向丝杆SQ4KM4M2反转中间升降或横向停止横向丝杆-停止将十字形手柄扳至“向上”位置，SQ4的动作断触点SQ4-1先断开，动合触点SQ4-1后闭合KM4线圈经（13272919213133）路径通电M2反转工作台向上运动。进给变速冲动：与主轴变速时一样，进给变速时也需要使M2瞬间点动一下，使齿轮易于啮合。进给变速冲动由行程开关SQ2控制，在操纵进给变速手柄和变速盘时，瞬间压动了行程开关SQ2，在SQ2通电的瞬间，其动断触点SQ2-1(1315)先断开而动合触点SQ2-2（1523）后闭合，使KM3线圈
27、经（1327291917152325）路径通电，M2正向点动。由KM3的通电路径可见：只有在进给操作手柄均处于零位（即SQ3SQ6均不动作）时，才能进行进给变速冲动。工作台快速进给的操作：要使工作台在6个方向快速进给，在按常速进给的操作方法操作进给控制手柄的同时，还要按下快速进给按钮开关SB3或SB4（两地控制），使KM2线圈通电，其动断触点（105109）切断YC2线圈支路，动合触点（105111）接通YC3线圈支路，使机械传动机构改变传动比，实现快速进给，由于与KM1的动合触点（713）并联了KM2的一个动合触点，所以在M1不启动的情况下也可以进行快速进给。（3）圆工作台的控制。在需要加工
28、弧形槽、弧形面和螺旋槽时，可以在工作台上加工装圆工作台。圆工作台的回转运动也是由进给电动机M2拖动的。在使用圆工作台时，将控制开关SA2扳至“接通”的位置，此时SA22接通而SA21、SA23断开。在主轴电动机M1启动的同时，KM3线圈（1315171929272325）的路径通电，使M2正转，带动圆工作台旋转运动（圆工作台只需要单向旋转）。由KM3线圈的通电路径可见，只要扳动工作台进给操作的任何一个手柄，SQ3SQ6其中一个行程开关的动断触点断开，都会切断KM3线圈支路，使圆工作台停止运动，这就实现了工作台进给和圆工作台运动的联锁关系。圆工作台转换开关SA1情况说明如下表所示。触点 位置圆工
29、作台接通断开SA2-1-+SA2-2+-SA2-3-+1.2.3.照明电路照明灯EL由照明变压器T1提供24V的工作电压，SA4为灯开关，FU5提供短路保护。第二章 可编程控制器概述2.1 PLC基础知识2.1.1.可编程控制器的产生和定义在市场经济的推动下，人们要求产品品种齐全且优质价廉。为适应市场的需要，工业产品的品种就要不断更新换代，从而要求产品的生产线及附属的控制系统不断地修改及更换。在20世纪60年代，生产线的控制主要采用继电器控制。修改一条生产线，要更换许多硬件设备，进行复杂的接线，即浪费了许多硬件，又大大拖延了施工周期，增加了产品的成本。于是人们开始寻找一种新型的通用控制设备，1
30、968年美国通用公司（GM）液压部，提出了以下10项招标指标：（1）编程简单，可在现场修改和调试程序;（2）维护方便，各部件最好采用插件方式；（3）可靠性高于继电器控制系统；（4）设备体积小于继电器控制柜；（5）数据可以直接送给管理计算机；（6）成本可与继电器控制系统相竞争；（7）输入电压是115V交流电；（8）输出电压也是115V交流电，输出电流达2A以上，能直接驱动电磁阀；（9）系统扩展时，原系统只需做小的变动；（10）用户程序存储容量可扩展到4KB。美国数字设备公司（DEC）中标，于1969年研制成功了一台符合要求的控制器，称为可编程控制器，在通用汽车公司（GM）的汽车装配生产线上试验并
31、获得成功。美国电气制造商协会（NEMA）经过调查，于1980年把这种控制正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），英文缩写为PC。为了与个人计算机PC(Personal Computer)相区别，就在PC中间加入L（Logical）而写成PLC。国际电工委员会(IEC)于1982年颁布了PLC标准菜草案第一稿，1987年2月颁布了第三稿，对可编程控制定义如下：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专业在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种
32、类型的机械动作过程。可编程控制器及其相关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。可编程控制器的出现，立即引起了各国的注意。日本于1971年引进可编程控制器技术，德国于1973年引进可编程控制器技术，中国于1973年开始研制可编程控制器，1977年应用到生产线上。自20世纪60年代以来发展极为迅速、应用极为广泛的工业控制装置，是现代工业自动代控制的首选产品，与机器人、并称为工业生产自动化的三大支柱。如果说初期发展起来的主要是以它的高速可靠性、灵活性和小型化来代替传统的继电接触控制的，那么当今的则吸取了微电子技术和计算机技术的最新成果，得到了更新的发展。从单机自动化到
33、整条生产线的自动化，甚至到整个工厂的生产自动化，从柔性制造系统，工业机器人到大型分散控制系统，均承担着重要角色。2.1.2.可编程控制器的分类及编程语言1.PLC的分类可编程控制器已成为工业控制领域中最常见、最重要的控制装置，它代表着一个国家的工业水平。世界上生产可编程控制器的厂家非常多，其中著名的厂家有美国A.B公司，日本的三菱公司，德国的西门子公司等。可编程控制器通常以输入 输出点（I /O）总数的多少进行分类。I/ O点数在128点以下为小型机；I/ O点数在129512点为中型机；I/ o点数在513点以上为大型机。可编程控制器的I/O点数越多，其存储容量也越大。PLC按结构形式分类可
34、分为整体式和模块式两种。整体式又称为单元式或箱体式。整体式PLC将电源、CPU、I /O部件都集中装在一个机箱内，其结构紧凑、体积小、价格低，一般小型PLC采用这种结构。模块化结构是将PLC各部分分成若干个单独的模块，如CPU模块、I/ O模块、电源模块和各种功能模块。有的PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。它除基本单元和扩展单元外，还有扩展模块和特殊功能模块，其配置更加灵活。2PLC编程语言可编程控制器的编程语言常用的有梯形图、指令表和状态流程图。由于梯形图比较直观，容易掌握，因而很受普通技术人员的欢迎。可编程控制器的常用编程工具有：(1)手持式编程器，一般供现场调试及修改使用
35、。(2)个人电脑，利用专用的编程软件进行编程。2.1.3.可编程控制器的应用和发展可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石化、机械制造、汽车装置、电力、轻纺等各行各业，目前PLC主要有以下几个方面应用。(1)用于开关逻辑控制。这是PLC最基本的应用。可用PLC取代传统继电器接触器控制，如普通机床、数控机床电气PLC控制，也可取代顺序控制，如高炉上料、电梯控制、货物存取、运输、检测等。总之，PLC可用于单机、多机群控以及生产线的自动化控制。(2)闭环过程控制。过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I /O模块，实现模拟（Analog）量和数字（Digital
36、）量之间的转换，一般称为AD转换和D A转换，这一闭环控制功能可以用PID子程序或专用的PID闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉和锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力及建材等行业。(3)数据处理。现代的PLC具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表以及位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与储存在存储器中的参数值进行比较，也可以用通信功能传送到其他智能装置，或者将其打印制表。(4)通信联网。PLC的通信包括主机与远程I/ O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC与其他智能设备（如计算机、变频器、数控装置）之间的通信。PLC与其他智能控制设
37、备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布控制系统。自从美国研制出第一台PLC以后，日本、德国、法国等工业发达国家相继研制出各自的PLC。20世纪70年代中期在PLC中引入了微机计算机技术，使PLC的功能不断增强，质量不断提高，应用日益广泛。1971年日本从美国引进PLC技术，很快就研制出日本第一台DSC8型PLC。1984年日本就有30多个PLC生产厂家，产品达到60多种以上。西欧在1973年研制出第一台PLC，并且发展很快，年销售增长20%以上。目前，世界上众多的PLC制造厂家中，比较著名的几个大公司有美国AB公司、歌德公司、德州仪器公司、通用电气公司，德国的西门子公司，日本的三菱、东芝
38、、富士和立石公司等，它们的产品控制着世界上大部分的PLC市场。PLC技术已成为工业自动化3大技术（PLC技术、机器人、计算机辅助设计与分析）支柱之一。我国研制与应用PLC起步较晚，1973年开始研制，1977年开始应用，20世纪80年代初期以前发展较慢，20世纪80年代随着成套设备或专用设备引进了不少PLC，如宝钢一期工程整个生产线上就是使用了数百台PLC，二期工程使用得更多。近几年来国外PLC产品大量进入我国市场，我国已有许多单位在消化吸收引进PLC技术的基础上，仿制和研制了PLC产品。例如，北京机械自动化研究所、上海起重电器厂、上海电力电子设备厂、无锡电器厂等。目前，PLC主要是朝着小型化
39、、廉价化、系列化、标准化、智能化、高速化和网络化方向发展，这将使PLC功能更强、可靠性更高、使用更方便、适应面更广。2.2 PLC的基本组成2.2.1.PLC的硬件结构PLC型号品种繁多,但实质都是一种工业控制计算机.与通用计算机相比,可编程控制器不仅具有与工业过程直接相连的接口,而且具有更适应于工业控制的编程语言.可编程控制器的编程大致上主要由中央处理单元(CPU)存储器输入/输出单元(I/O)电源和编程器等及部分组成.其结构方框图如下图所示：1.中央处理器(CPU)CPU是PLC的核心部件,起着控制和运算的作用.它能够执行程序规定的各种操作,处理输入信号,发送输出信号等,PLC的整个工作过
40、程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的.2存储器用于存放系统程序监控运行程序用户程序逻辑及数字运算的过程变量及其他所有信息.PLC的存储器可分为三类:（1）系统程序存储器.系统程序存储器由POM或EPROM组成,用以固化系统管理和监控程序,对用户程序作编译处理.系统程序由厂家编写,它决定了PLC的基本功能,用户不能更改.（2）用户程序存储器.用户程序存储器通常采用低功率的CMOS-RAM,由后备电池供电,在断开电源后仍能够保存.目前比较先进的PLC采用可随时读写的快闪存储器,可不需要后备电池,断电时存储器的内容也不会丢失.在PLC的产品说明书中给出的”内存容量”或”程序容量”就是指用户程序存储
41、容量.（3）数据存储器.数据存储器按输入、输出和内部寄存器、定时器、计数器、数据寄存器等单元的定义序号存储数据或状态,不同厂家出品的PLC有不同的定义序号,在PLC断电时能够保持数据存储器区称数据保存区.3电源电源包括系统电源备用电源及记忆电源.PLC大多使用220V交流电源,PLC内部的直流稳压单元用于为PLC的内部电路提供稳定直流电压,某些PLC还能够对外提供DC0224V的问点电压,为外部传感器供电.PLC一般还带有后备电池,为防止因外部电源发生故障而造成PLC内部主要信息意外丢失.4输入输出单元输入/输出单元又称为I/O接口电路,是PLC与外部被控对象联系的纽带与桥梁.根据输入/输出信
42、号的不同,I/O接口电路有开关量和模拟量两种I/O接口电路.输入单元用来进行输入信号的隔离滤波及电平转换;输出单元用来对PLC的输出进行放大及电平转换,驱动控制对象.输入单元接口是用于接收和采集现场设备及生产过程的各类输入数据输出信息(如从各类开关、操作按钮等送来的开关量，或由电位器、传感器提供的模拟量)，并将其转换成CPU所能接收和处理的数据；输出接口则用于将CPU的控制的控制信息转换成外设备所需要的控制信号，并送到有关设备或现场（如接触器、指示灯等）。输入单元接口电路由输入数据寄存器、选通脉冲及电路及中断请求逻辑电路组成。当PLC扫描在允许输入阶段时，发出允许中断请求信号，选通电路选中对应
43、输入数据寄存器，在允许输入后期通过数据总线输入数据寄存器的数据寄存器的数据成批输入至输入映像存储区，供CPU进行逻辑运算用。通常，输入接口电路有直流1224V输入，交流输入，交、直流输入三种。I/O接口电路大多采用光电耦合器来传递I/O信号，并实现电平转换。这可以使生产现场的电路与PLC的内部电路隔离，既能有效地避免因外电路的故障而损坏PLC，同时又能抑制外部干扰信号侵入PLC，从而提高PLC的工作可靠性。PLC通过输出接口电路向现场控制对象输出控制信号。输出接口电路由输出锁存器、电平转换电路及输出功率发大电路组成。PLC功率输出电路有3种形式：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。（1）继电器
44、型输出。负载电流大于2A，响应时间为810ms，机械寿命大于10次。根据负载需要可接交流或主流电源。（2）晶体管型输出。负载电流约为0.5A，响应时间小于1ms，电流小于100A,择36V以下的直流电源。（3）晶闸管输出。一般采用三端双向晶闸管输出，其耐压较高，带负载能力强，响应时间小于1ms。但晶闸管输出应用较小。5编程器编程器主要供用户进行输入、检查、调试和编辑用户程序。用户还可以通过其键盘和显示器去调试和显示PLC内部的一些状态参数，实现监控功能。一般有以下三种：（1）手编程器。手编程器具有编辑、检查和修改程序、进行系统设置、内存监控等功能，使用时与PLC主机相连，编程完毕就可以拔下，不但使用方便，而且一台手编程器可供多台主机使用。其缺点是屏幕小，只能采用助记符语言编程。手编程器分为简易型和智能型两种，简易型只能联机编程（即编程时必须与主机相连接），而智能型即可联机编程又可脱机编程（编程时不需要与主机相连接，待程序编制、调试好之后再输入给主机）。手编程器适用于小型机。（2）专用编程器。PLC的专用编程器实际上是一台专用的计算机，可在屏幕上用梯形图编程，而且可以脱机编程。它